超導(dǎo)優(yōu)異性能的應(yīng)用無疑我們所夢(mèng)寐以求的，然而要做到這一點(diǎn)，線路必須冷卻到非常低的溫度，以至于目前大規(guī)模使用超導(dǎo)體是不經(jīng)濟(jì)的，也不現(xiàn)實(shí)。

因此，在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家們正在尋找新的超導(dǎo)材料，新的超導(dǎo)材料可以在不那么令人望而卻步的溫度下發(fā)揮作用。希望寄托在所謂的銅酸鹽，銅和氧基化合物，也被稱為高溫超導(dǎo)體，科學(xué)界正在集中精力研究。

一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在歐洲同步輻射設(shè)施(ESRF)(歐洲同步輻射設(shè)施)進(jìn)行，該設(shè)施是歐洲同步加速器產(chǎn)生的光源，在格勒諾布爾，由米蘭理工大學(xué)物理系與來自國(guó)家研究理事會(huì)、羅馬薩皮恩扎大學(xué)和哥德堡查爾默斯技術(shù)大學(xué)的研究人員協(xié)調(diào)進(jìn)行，揭示了這些材料的一個(gè)新性質(zhì)：存在各種電荷密度波，稱為動(dòng)態(tài)電荷密度漲落。其研究成果已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》期刊上，這些波動(dòng)似乎不會(huì)干擾超導(dǎo)；相反，它們會(huì)影響所謂“正?！睜顟B(tài)下的電阻，即在高于超導(dǎo)臨界溫度的溫度下。

知道這些電荷漲落的存在，并不能解決超導(dǎo)的關(guān)鍵之謎。然而，它使我們能夠解釋銅酸鹽的另一種奇怪行為：與傳統(tǒng)金屬具有不同的電阻這一事實(shí)。此外，這種新的“成分”可能在解釋超導(dǎo)性方面起決定性作用，無論這一假設(shè)在未來如何得到驗(yàn)證。此前研究發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，銅酸鹽的超導(dǎo)電性被負(fù)載密度波抵消，負(fù)載密度波部分阻礙了銅酸鹽中電子沒有電阻的傳輸，而沒有完全停止。這增加了我們對(duì)這些特殊材料的知識(shí)，對(duì)于能夠生產(chǎn)出在環(huán)境溫度或環(huán)境溫度附近發(fā)揮作用的超導(dǎo)體必不可少，這現(xiàn)在是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)和科學(xué)挑戰(zhàn)。

使這種觀察成為可能的實(shí)驗(yàn)是在ESRF歐洲同步輻射設(shè)施使用RIXS技術(shù)進(jìn)行，RIXS技術(shù)分析了所研究材料的首選X射線擴(kuò)散方向。在銅酸鹽超導(dǎo)體相圖中許多相互交織的相中，電荷密度波(CDW)順序已經(jīng)在所有主要的銅酸鹽家族中被檢測(cè)到，人們認(rèn)為CDW與超導(dǎo)相競(jìng)爭(zhēng)，但它是否與超導(dǎo)機(jī)理有關(guān)尚不清楚。對(duì)銅酸鹽家族中不同摻雜和溫度的電荷密度漲落進(jìn)行了全面研究。發(fā)現(xiàn)，在相圖的很大一部分中存在短程動(dòng)態(tài)電荷漲落，其溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CDW有序消失的溫度。

博科園｜研究/來自：米蘭理工學(xué)院

參考期刊《科學(xué)》

DOI: 10.1126/science.aAV1315

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